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傳統(tǒng)采沙方法依靠人力取水，采樣時(shí)間間隔長(zhǎng)，獲取數(shù)據(jù)效率低。坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)的投放，標(biāo)志著我國(guó)山區(qū)河流水沙監(jiān)測(cè)進(jìn)入了高時(shí)間分辨率全過(guò)程監(jiān)測(cè)的新階段。

5月15日上午，在西藏自治區(qū)山南市羊村水文站，第二次青藏科考隊(duì)的科研人員將自主研發(fā)設(shè)備——坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)緩緩?fù)斗胚M(jìn)雅魯藏布江中。這是我國(guó)第一套專(zhuān)門(mén)用于強(qiáng)水動(dòng)力山區(qū)河流河底原位條件下坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)。

高時(shí)間分辨率全過(guò)程監(jiān)測(cè)

“所謂仿生，就是指系統(tǒng)形狀像一條魚(yú)，能匍匐在水流很急的水底?！痹O(shè)備研發(fā)人員、四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室河流研究所所長(zhǎng)黃爾告訴科技日?qǐng)?bào)記者，從5月11日到15日，科考隊(duì)員嘗試在雅魯藏布江流速最湍急的區(qū)域，從江面到江底對(duì)流沙進(jìn)行垂線(xiàn)流速分布的自動(dòng)觀測(cè)和采樣，已經(jīng)獲取了近日漲水增沙的一組全過(guò)程數(shù)據(jù)。

黃爾介紹，坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)搭載懸浮沉積物捕集器、高頻聲學(xué)多普勒流速剖面儀、原位激光粒度儀和水溫、濁度及壓力傳感器等多種觀測(cè)設(shè)備，可對(duì)河流的水文特征及動(dòng)力條件實(shí)現(xiàn)分鐘級(jí)的連續(xù)觀測(cè)。

傳統(tǒng)采沙方法依靠人力取水，采樣時(shí)間間隔長(zhǎng)，獲取數(shù)據(jù)效率低。坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)的投放，標(biāo)志著我國(guó)山區(qū)河流水沙監(jiān)測(cè)進(jìn)入了高時(shí)間分辨率全過(guò)程監(jiān)測(cè)的新階段。

揭示河流沉積過(guò)程

中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）教授王成善告訴科技日?qǐng)?bào)記者，實(shí)時(shí)、連續(xù)地觀測(cè)河流中泥沙的搬運(yùn)情況和變化，將有助于了解有多少物質(zhì)從青藏高原侵蝕下來(lái)，搬運(yùn)出去，再沉積下來(lái)。

結(jié)合河流沉積物礦物及化學(xué)組成等的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試分析，可對(duì)青藏高原河流沉積物來(lái)源、組成及從搬運(yùn)動(dòng)力過(guò)程開(kāi)展超高時(shí)間分辨率定量化研究。

王成善介紹，讀取青藏高原大江大河中“沙的故事”，一方面是要回答一些科學(xué)問(wèn)題。比如，精細(xì)刻畫(huà)百萬(wàn)年到日等不同時(shí)間尺度源—匯過(guò)程，即河流的“移山填?！笔窃鯓右粋€(gè)過(guò)程？雅魯藏布江何時(shí)貫通？雅江大峽谷何時(shí)形成？

另一方面，是要服務(wù)生態(tài)保護(hù)和民生。在青藏高原特殊自然地理環(huán)境下，土壤發(fā)育差、成土速率低、土層薄、水土流失，區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱。研究河流輸沙量及其變化是評(píng)估土地退化和土壤資源減少的重要度量，同時(shí)也是指示人類(lèi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響的重要指標(biāo)。

科研人員對(duì)洪峰、泥石流及滑坡等極端事件的觀測(cè)結(jié)果，有助于理解極端事件時(shí)期河流的水土流失情況，為洪水、泥石流等災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)對(duì)提供科學(xué)依據(jù)。

填補(bǔ)“亞洲水塔”研究的空白

青藏高原是亞洲13條大江大河的主要發(fā)源地，被稱(chēng)為“亞洲水塔”。雅魯藏布江是西藏最主要的河流，發(fā)源于喜馬拉雅山脈北麓、阿里地區(qū)的杰瑪央宗冰川，水能蘊(yùn)藏豐富，全長(zhǎng)2000多公里。這次坐底仿生水沙觀測(cè)系統(tǒng)投放點(diǎn)，選在雅魯藏布江中游河段。

第二次青藏科考聚焦亞洲水塔的變化，研究亞洲水塔變化特點(diǎn)、影響其變化的各種機(jī)理及未來(lái)全球變暖可能產(chǎn)生的潛在威脅，將為國(guó)家建設(shè)青藏高原生態(tài)文明高地提供科學(xué)支撐。

“亞洲水塔的變化中，我們很關(guān)心河流沉積的過(guò)程，但以前這方面研究很少，個(gè)別水文站有一點(diǎn)沉積量的水樣，不足以揭示整個(gè)河流的沉積過(guò)程。”中國(guó)科學(xué)院院士、第二次青藏科考隊(duì)長(zhǎng)姚檀棟說(shuō)，經(jīng)過(guò)王成善團(tuán)隊(duì)兩年多的努力，整個(gè)河流斷面上沙的沉積過(guò)程，終于能夠被先進(jìn)技術(shù)揭示出來(lái)了。（楊 雪）